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TP02 土壤熱導(dǎo)率探頭

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Hukseflux公司TP02土壤熱導(dǎo)率探頭

詳細(xì)介紹

Hukseflux公司TP02土壤熱導(dǎo)率探頭

非穩(wěn)定狀態(tài)探頭—熱導(dǎo)率測(cè)量

TP02是一種探頭，可以快速準(zhǔn)確地測(cè)量出介質(zhì)的熱導(dǎo)率(或熱阻)，精度高。該探頭符合ASTM D5334-14，D5930-97和IEEE 442-1981標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的TP02探頭在土壤、熱回填材料，沉積物、食品、粉末、污泥、油漆、膠水以及其它各種材料中已經(jīng)被證實(shí)具有非常好的穩(wěn)定性。非穩(wěn)態(tài)探測(cè)器(NSSP)測(cè)量方法 (也稱為瞬態(tài)線源，熱針，熱脈沖和熱線技術(shù)) 的基本優(yōu)勢(shì)是快速。Hukseflux專門從事NSSP設(shè)計(jì)，特殊的型號(hào)已經(jīng)開發(fā)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。為了長(zhǎng)久性的安裝在土壤里面，設(shè)計(jì)了一個(gè)專注的型號(hào)—TP01。TP02的設(shè)計(jì)和測(cè)試都是和瓦格寧根大學(xué)的應(yīng)用物理小組一起合作完成。

TP02非穩(wěn)態(tài)探頭由帶有2個(gè)熱電偶結(jié)的針組成；熱接頭（3），以及冷接頭（4）（的冷接頭保持穩(wěn)定的溫度）和電熱絲（2）。將針頭插入要研究的介質(zhì)中。在基準(zhǔn)（6）中，參考溫度傳感器（pt1000），（1）已安裝。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：精度獨(dú)立于中等溫度，對(duì)熱梯度的敏感性小。針長(zhǎng)150毫米。所有尺寸以毫米為單位。

TP02 簡(jiǎn)介

美國(guó)學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試與材料研究所（ASTM）電氣和電子工程師（IEEE）描述證實(shí)了測(cè)量材料熱導(dǎo)率的方法。ASTM D5334-14和D5930-97以及IEEE標(biāo)準(zhǔn)442-1981“標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法"特殊用于非穩(wěn)態(tài)探測(cè)器（NSSP），并且已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。一個(gè)NSSP由加熱導(dǎo)線，上乘線源，一個(gè)溫度傳感器組成。溫度傳感器用于測(cè)量這個(gè)源的溫度。NSSP的原理是依賴于線源的屬性：短時(shí)溫度上升期間，?T取決于加熱器功率，Q，以及介質(zhì)熱導(dǎo)率λ:

?T = (Q / 4 π λ) (ln t + B)

　　?T單位是K，Q單位是W/m，λ單位是W/mK，t為時(shí)間單位是s，B為常數(shù)。通過測(cè)量加熱器功率，并跟蹤溫度時(shí)間(對(duì)于TP02典型為100s)，λ可以被計(jì)算出來。沒有限定采樣尺寸。

測(cè)量Q，t和 ?T，可以分別直接測(cè)量功率，時(shí)間和溫度。

TP02作為一個(gè)單獨(dú)的探頭，可以和用戶的其它測(cè)量和控制系統(tǒng)一起工作，可以和Campbell Scientific的CR10X和CR1000

數(shù)據(jù)采集器一起工作。

TP02 設(shè)計(jì)

Hukseflux的TP02設(shè)計(jì)涵蓋了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)考慮因素如下：
●精度：TP02包含2個(gè)熱電偶，外形為針式，電壓輸出U與 ?T成正比。一個(gè)不能被加熱，只是作為一個(gè)參比。主要信號(hào)是此熱接頭之間的差分信號(hào)長(zhǎng)度的1/3和處的冷接頭。開始測(cè)量之前，這個(gè)電壓總是很小，獨(dú)立于介質(zhì)溫度。只有在針頭上有一個(gè)傳感器，U在頂部發(fā)出較大的信號(hào)。

此外，針中的冷結(jié)和加熱結(jié)，介質(zhì)溫度變化的靈敏度已經(jīng)被小化。
●　基本溫度傳感器：傳感器基于Pt1000鉑電阻，作為一個(gè)冷結(jié)測(cè)量，建立了介質(zhì)溫度Ｔ（ASTM要求的）。這個(gè)用于溫度熱電偶靈敏度校正，也可以在整個(gè)量程范圍內(nèi)提供精度。
● 耐溫濕度：TP02上所有的材料都具有耐高溫特性，針全部由不銹鋼制作，TP02已密封。它有一個(gè)焊接保護(hù)，這種密封保證了傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，整個(gè)針防水。
● 標(biāo)準(zhǔn)電纜和連接器：底座中的Pt1000溫度傳感器，使用銅芯電纜和連接器，用于TP02的電纜延長(zhǎng)。
● 長(zhǎng)期穩(wěn)定性：全部密封的結(jié)構(gòu)可以在實(shí)質(zhì)上保護(hù)內(nèi)部不會(huì)受到侵蝕，長(zhǎng)時(shí)間的維持傳感器的穩(wěn)定性。
● 數(shù)據(jù)處理：從TP02獲得的數(shù)據(jù)可以用電子表格進(jìn)行直接處理程序。